ДНК из дождевой воды раскрывает биоразнообразие тропических крон

Лягушка вида Trachycephalus hadroceps, обнаруженная с помощью eDNA из дождевой воды в старовозрастном лесу. Автор: Антуан Фуке, CRBE, CNRS

Тропические леса по-прежнему остаются сокровищницей неоткрытых видов. Хотя за годы исследований было идентифицировано множество видов растений, животных и насекомых, некоторые части этих экосистем труднодоступны и создают проблемы для учёных. В частности, изучение высоких крон тропических лесов часто бывает сложным и дорогостоящим без причинения локального ущерба.

Однако предыдущие исследования показали, что дождевая вода может содержать решение этой проблемы. Вода способна переносить ДНК из окружающей среды (так называемую eDNA), анализ которой позволяет заглянуть в локальное биоразнообразие. Ранее учёные обнаруживали различных членистоногих в кронах лесов умеренного пояса, собирая eDNA из дождевой воды, стекающей в специальные сборники. Они использовали метод метабаркодирования для идентификации организмов, представленных в образцах.

В новом исследовании, опубликованном в Science Advances, учёные опробовали эти методы в старовозрастном амазонском лесу во Французской Гвиане, а затем сравнили результаты с eDNA, собранной на близлежащей плантации. Они также проанализировали эффективность метода, распыляя морковный сок в окружающей среде и периодически тестируя смывы в течение нескольких недель, чтобы определить, как долго ДНК остаётся обнаруживаемой после контакта.

Саранча Monachidium lunum, обнаруженная с помощью eDNA из дождевой воды. Автор: Финн Питчек, UMR EcoFoG, INRAE

С помощью eDNA, собранной за 10 дней, исследователи смогли идентифицировать широкий спектр видов, включая растения, млекопитающих, птиц, земноводных и насекомых. ДНК рыб также присутствовала в образцах — вероятно, как остатки после потребления млекопитающими и птицами. Учёные отметили заметную разницу в разнообразии между естественным лесом и плантацией.

«Таксономическое разнообразие было в 1,3–1,9 раза выше в старовозрастном лесу по сравнению с плантацией: 155 таксонов растений (против 111 на плантации), 61 таксон позвоночных (против 32) и 276 таксонов насекомых (против 153)», — пишут авторы.

Метод eDNA из дождевой воды доказал свою эффективность для идентификации видов. Сигналы ДНК оставались обнаруживаемыми в среднем от 8 до 20 дней в зависимости от маркера, и они в основном локализованы в радиусе десятков метров. Это делает метод надёжным для обнаружения видов, присутствовавших в течение некоторого времени, и способным выявлять виды, специфичные для небольшой площади.

Этот метод контрастирует с другими подходами: eDNA из ручьёв и воздуха обычно является менее локализованной, а eDNA из почвы, хотя и локализована, обычно описывает только организмы, живущие в почве. Дождевая вода, с другой стороны, оказывается лучшим методом для анализа разнообразия крон, и её сбор в этом исследовании проводился неинвазивно и недорого.

«Мы создали надёжную методологическую основу для оптимального сбора eDNA из дождевой воды, открывая двери для дальнейших улучшений в оценках сообществ в различных средах или градиентов нарушений, а также для обнаружения видов, важных для сохранения или экологического здоровья», — отмечают авторы.

ИИ: Это исследование демонстрирует впечатляющий потенциал eDNA-технологий для неинвазивного мониторинга биоразнообразия в труднодоступных экосистемах. В 2025 году такие методы могут стать ключевыми для сохранения биологических очагов биоразнообразия в условиях климатических изменений.